Małe, niepozorne urządzenie z wyglądu przypomina bardziej szkiełko wykorzystywane do badania krwi, niż zaawansowane technologicznie mikro-laboratorium. Ot zwykły szklany prostokąt, z przymocowanymi dwiema rurkami i szklanym kwadracikiem przyklejonym na środku. Gdy się uważnie przyjrzeć, można pod nim zobaczyć maleńkie żyłki i kanaliki.

- Można powiedzieć, że to takie zminiaturyzowane do wielkości kilku centymetrów kwadratowych laboratoria badawcze – mówi dr inż. Roman Szafran z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej. - Jest szeroka gama zastosowań takich urządzeń. Stosowane są w biotechnologii i medycynie. Przede wszystkim do analizy różnych parametrów krwi. Ale też do badań podstawowych, czyli sprawdzania przepływów krwi. Właśnie do nich zaprojektowaliśmy to urządzenie – tłumaczy.

Po chwili namysłu dodaje: - Chodzi o to, żeby móc zbadać to, co się dzieje w tkankach naszego organizmu.

Sztuczne badania życia

Jak wyjaśnia naukowiec, dzięki technologii opracowanej na wrocławskiej uczelni, w ciągu kilku godzin można wykonać sztuczny model dowolnej tkanki ze wszystkimi przebiegającymi przez nią naczynkami krwionośnymi, nawet włosowatymi, które doprowadzają krew, tlen i substancje odżywcze do komórek.

- Możemy modelować działanie prawidłowo funkcjonującej tkanki. Ale również bardzo zdegenerowanej, rozwidlonej i nieregularnej, nowotworowej, co dotychczas nie było możliwe. To się wiąże z transportem leków, tlenu, substancji odżywczych w takiej strukturze – zaznacza Szafran.

Tak płynie krew

Żeby szczegółowo opisać działanie urządzenia, trzeba jednak spojrzeć na nie przez mikroskop. Dopiero wtedy widać to, o czym mówi chemik. Obraz spod mikroskopu znajduje się na ekranie komputera. Widać nieregularne kanaliki, którymi coś płynie z jednej strony na drugą. W cieczy powstają zawirowania, a kanaliki blokują się przenoszoną przez płyn substancją. I choć struktura wygląda jak żywa tkanka, wykonana jest z krzemowych polimerów.

- W ten sposób możemy badać zjawiska transportu leków w takich strukturach. Możemy też określać miejsca, w których może nastąpić zaczopowanie takiego naczynia – mówi dr inż. Szafran. - Możemy też badać zjawiska metastazy, czyli przerzutów nowotworowych. Możemy wykorzystywać je również w badaniach przepływów krwi przy arteriosklerozie, cukrzycy czy miażdżycy – wylicza.

Wypalanie laserem

Choć urządzenie wygląda niepozornie, jego przygotowanie zajmuje co najmniej kilka godzin. Wymaga nie tylko wiedzy i doświadczenia w chemii i fizyce, ale również cierpliwości, znajomości programów graficznych, a nawet umiejętności obsługi specjalistycznego lasera.

- Na początku bierzemy zdjęcie z literatury fachowej przedstawiające strukturę naczyń w guzie nowotworowym. Potem wciągamy je do programu graficznego. Rysujemy odpowiednie ścieżki, uzupełniamy odpowiednie kanały. Następnie projekt przenosimy do urządzenia laserowego, które nanosi nam taką strukturę na uprzednio przygotowany materiał polimerowy z krzemoorganicznego polimeru. Na koniec to wszytko przenosimy na szkło i nakrywamy płytką z poliwęglanu uzupełnioną o odpowiednie porty przyłączeniowe – opisuje naukowiec.

W ten sposób powstaje tzw. chip, czyli mikro-laboratorium, które w dalszym ciągu można modyfikować, by lepiej odwzorowywało naturalną tkankę.

- Wewnętrzną powierzchnię kanałów możemy opłaszczyć za pomocą białek, kolagenu i kwasu hialuronowego. Później możemy jeszcze dodatkowo wprowadzić linie komórkowe, np. ludzkiego śródbłonka. W ten sposób otrzymujemy prawdziwy model naczynia krwionośnego – zdradza Szafran.

Leczenie w skali mikro

- Przeciętnemu Kowalskiemu za kilkanaście lat, być może da to nową terapię antynowotworową – mówi Roman Szafran i przyznaje, że samo opracowanie metody tworzenia chipa, nie było celem jego zespołu. Przygotowanie modelu tkanki jest bowiem narzędziem do opracowania metody skuteczniejszego leczenia nowotworów.

- Od dłuższego czasu prowadziliśmy badania nad procesem wytwarzania mikrokapsułek. Potrzebowaliśmy środowiska, w którym moglibyśmy badać uwalnianie z nich leki. Tak powstał pomysł opracowania mikro-urządzenia, de facto takiego sztucznego guza nowotworowego – opowiada historię projektu dr inż. Szafran.

Projekt, jakim zajmują się badacze jest ambitny. Mikroskopijne kapsułki, o określonym kształcie, mają być wprowadzane do guza. Tam mają się zatrzymywać w naczynkach włosowatych, czopując je. Wtedy ma się rozpocząć uwalnianie leku w nich zawartego.

- Ma to dać lepsze efekty lecznicze, bo stężenie leku w guzie będzie dużo wyższe, niż w całym organizmie. Redukowane będą efekty uboczne stosowania terapii – wylicza korzyści Szafran.

Medal i wyróżnienie

Pięcioosobowy zespół badaczy, którym kieruje dr Szafran, za pomysł na opracowanie sztucznego modelu tkanki, został wyróżniony przez świat nauki.

- Wynalazek był na międzynarodowych targach wynalazczości na Tajwanie. Udało się zdobyć dwa medale: brązowy oraz międzynarodowej organizacji wynalazczości – cieszy się Szafran.

Projekt powstaje na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej

Mapy dostarcza Targeo.pl

Autor: Daniel Rudnicki /b / Źródło: TVN24 Wrocław